搅拌机控制系统设计

应用背景

　　随着政府对高速公路、铁路、县乡公路和城市建设投资力度的加大，势必会刺激各种混凝土或沥青搅拌机的需求。

　　然而，市场上现有的搅拌机大多为人工操作，物料的混合比例和搅拌机的转动必须依靠人为设定和控制，使得混合比例精度差，搅拌出来的混合物质量不稳定。

　　解决方案描述

　　为了提高搅拌机的精确控制程度，需要对系统进行自动化改造。

　　在本方案中，使用交流异步电机控制混合物两种物料的管道流量，将流量传感器采集到的数据反馈回控制器，并采用PID算法调节电机转速，实现物料流量的精确控制。图1是使用了PID调节的自动比例控制的搅拌机系统框图。



　　图1比传统的搅拌机系统增加了2个可控的电机(电机A、电机B)，控制物料A和物料B的管道流量，代替繁琐的人工填料;电机C控制搅拌机的转向和转速。3个电机均使用了PID算法实现转速和方向的控制，提高了配料比例的精确度，搅拌的过程完全可控。

　　通过上述方案的理论分析，改进后的搅拌机控制系统完全可以达到提高配料的比例精确度、降低人为操作成分和提高生产效率的目的。下面将提出一个具体的实现方案。

　　为了能够对搅拌机运行状况进行稳定的控制与实时的监控，本方案采用广州致远电子有限公司的MiniHMI-1000人机界面作为人机交互平台，通过RS-485总线连接EPCM-2640控制器。使用控制器的板载模拟量输入端口对各种传感器数据进行采集，并通过计数端口实时采集电机转速。采用PID算法计算输出参数后通过控制变频器调节电机转速，实现对电机的闭环控制。人机界面的监控画面采用与MiniHMI-1000配套的组态软件HMI Developer Suite(简称HDS)进行编辑。



　　在操作现场，工作人员通过人机界面的【运行监控】画面实时了解系统运行状态、电压/电流过载、各种物料的流量、当前工作配方等信息。高权限等级的工作人员(例如工厂管理员)通过验证身份(用户名/密码)进入【设置页面】，修改运行状况和当前工作配方。

　　为保证系统安全运行，使用HDS报警组件中实现预设报警的功能。当系统运行出现异常情况时，人机界面将滚动显示报警信息，并通过触发器脚本自动完成报警决策与错误处理。

　　运行过程中，工作人员可能需要通过改变物料的流量搭配比例实现对混合物属性的改变。本方案使用HDS的配方管理功能预设3种配方，只需轻触屏幕上的相关按钮即可改变物料配方。系统实现框图如图2所示。